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En direct des laboratoires

 

22 octobre 2018

Des mutations contribuant à l'évolution de deux organes copulateurs : du nouveau sur la spéciation des drosophiles

 

Mots clés : Morphogenèse, Hybridation, Drosophile, Evolution, Spéciation, Génétique

 

Les parties génitales mâles évoluent très vite chez les animaux. L'analyse de cette évolution est cruciale pour comprendre le phénomène de spéciation. Or, les gènes impliqués dans les différences génitales entre espèces sont mal connus. Un travail publié dans la revue Current Biology et issu d’une collaboration entre le CNRS, l’Institut Jacques Monod, le Muséum de Paris, le laboratoire EGCE de Gif-sur-Yvette et deux équipes aux Etats-Unis, constitue une première avancée chez les drosophiles. La mutation d'une seule lettre de l'ADN contribue à la fois à la perte d'organes sensoriels sous le phallus et à l'augmentation de taille d'un peigne sexuel localisé sur les pattes. C'est la première fois qu'on observe que l'évolution entre espèces de deux organes peut avoir lieu via une seule mutation.

 

Deux mouches Drosophila melanogaster pendant la copulation. Les soies génitales et les peignes sexuels ont évolué conjointement au cours de l'évolution de Drosophila santomea, via la mutation d'un seul nucléotide. © V. Courtier-Orgogozo ; IJM

 

Le modèle drosophile avec près de 4000 espèces décrites est sans doute l’un des mieux adaptés à l’étude des mécanismes de la spéciation. Depuis longtemps les taxinomistes ont étudié la morphologie pour définir les espèces et il est apparu au cours du 20ème siècle que la morphologie des parties génitales mâles était importante car elle évolue très vite et permet souvent de distinguer les espèces proches. Les drosophiles n’échappent pas à cette règle. Depuis plusieurs décennies, l’évolution morphologique a commencé à être décryptée par la génétique du développement (Evo-Dévo) mais pratiquement aucune recherche jusqu’à présent n’avait été consacrée aux parties génitales. Trois équipes françaises, de l’Institut Jacques Monod, du Muséum de Paris et du laboratoire EGCE de Gif-sur-Yvette, ainsi que deux équipes américaines ont décidé de se pencher sur la question en examinant deux espèces proches de drosophile vivant à Sao Tomé.


L’île de Sao Tomé, dans le golfe de Guinée, est distante du continent africain d’environ 300 km et est devenue célèbre depuis la découverte, en 1998, d’une espèce endémique proche de D. melanogaster et nommée D. santomea. Depuis sa description, en 2000, de nombreux travaux scientifiques ont analysé les bases génétiques de ses caractéristiques, en particulier de sa pigmentation très claire dans les deux sexes, par comparaison avec son espèce sœur, D. yakuba, qui est connue depuis longtemps et qui occupe le continent africain. Mais aucun travail n’avait considéré les parties génitales.


Chez les drosophiles, l’organe copulateur mâle, le phallus, est entouré de 2 grands poils ou soies mécanoréceptrices. Ces deux soies existent chez presque toutes les drosophiles sauf D. santomea. Il est apparu par des croisements avec D. yakuba, que ce caractère est porté par le chromosome X. Par ailleurs, ce chromosome comporte une région importante, appelée locus achaete-scute, qui est responsable de la présence de soies sur différentes régions du corps. Chez D. santomea l’absence de soie génitale dépend d’une région régulatrice du gène scute. En comparant avec D. yakuba, il est apparu que cette région d'ADN  différait par 30 mutations et que la modification de 3 lettres de l'ADN jouait un rôle prépondérant. D’autres expériences ont montré qu'une de ces 3 mutations non seulement diminuait le nombre de soies génitales mais aussi augmentait légèrement le nombre de soies sur les pattes du mâle au niveau du peigne sexuel, un organe utilisé pour maintenir la femelle au cours de la copulation.
Ces résultats ont une grande importance pour la compréhension des mécanismes de l’évolution : ils mettent en évidence le rôle majeur des séquences régulatrices des gènes, qui modifient la quantité de protéines produites mais pas leur séquence, et aussi, fait nouveau, la possibilité qu’une seule mutation ponctuelle puisse affecter simultanément des endroits du corps différents : les pattes antérieures et les parties génitales des mâles.

 

Référence :

Correlated evolution of two copulatory organs via a single cis-regulatory nucleotide change . Nagy O., I. Nuez, R. Savisaar, A. E. Peluffo, A. Yassin, M. Lang, D. L. Stern, D. R. Matute, J. R. David & V. Courtier-Orgogozo. Current Biology, 18 oct. 2018.
DOI : https://doi.org/10.1016/j.cub.2018.08.047


Contacts chercheurs :

Jean David
Laboratoire Évolution, génomes, comportement et écologie (EGCE - Univ Paris Sud/CNRS/IRD)
01 69 82 37 13 | jean.david@egce.cnrs-gif.fr

 

Virginie Courtier-Orgogozo
Institut Jacques Monod (CNRS/Univ Paris Diderot)
01 57 27 80 43 | virginie.courtier@ijm.fr

 

Contact communication :

Sylvie Salamitou
Laboratoire Évolution, génomes, comportement et écologie (EGCE - Univ Paris Sud/CNRS/IRD)
01 69 82 37 43 | Sylvie.salamitou@egce.cnrs-gif.fr



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